src/liballoc/rc.rs

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   2 // file at the top-level directory of this distribution and at
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   4 //
   5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
   6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
   7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
   8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
   9 // except according to those terms.
  10
  11 #![allow(deprecated)]
  12
  13 //! Thread-local reference-counted boxes (the `Rc<T>` type).
  14 //!
  15 //! The `Rc<T>` type provides shared ownership of an immutable value.
  16 //! Destruction is deterministic, and will occur as soon as the last owner is
  17 //! gone. It is marked as non-sendable because it avoids the overhead of atomic
  18 //! reference counting.
  19 //!
  20 //! The `downgrade` method can be used to create a non-owning `Weak<T>` pointer
  21 //! to the box. A `Weak<T>` pointer can be upgraded to an `Rc<T>` pointer, but
  22 //! will return `None` if the value has already been dropped.
  23 //!
  24 //! For example, a tree with parent pointers can be represented by putting the
  25 //! nodes behind strong `Rc<T>` pointers, and then storing the parent pointers
  26 //! as `Weak<T>` pointers.
  27 //!
  28 //! # Examples
  29 //!
  30 //! Consider a scenario where a set of `Gadget`s are owned by a given `Owner`.
  31 //! We want to have our `Gadget`s point to their `Owner`. We can't do this with
  32 //! unique ownership, because more than one gadget may belong to the same
  33 //! `Owner`. `Rc<T>` allows us to share an `Owner` between multiple `Gadget`s,
  34 //! and have the `Owner` remain allocated as long as any `Gadget` points at it.
  35 //!
  36 //! ```rust
  37 //! use std::rc::Rc;
  38 //!
  39 //! struct Owner {
  40 //!     name: String
  41 //!     // ...other fields
  42 //! }
  43 //!
  44 //! struct Gadget {
  45 //!     id: i32,
  46 //!     owner: Rc<Owner>
  47 //!     // ...other fields
  48 //! }
  49 //!
  50 //! fn main() {
  51 //!     // Create a reference counted Owner.
  52 //!     let gadget_owner : Rc<Owner> = Rc::new(
  53 //!         Owner { name: String::from("Gadget Man") }
  54 //!     );
  55 //!
  56 //!     // Create Gadgets belonging to gadget_owner. To increment the reference
  57 //!     // count we clone the `Rc<T>` object.
  58 //!     let gadget1 = Gadget { id: 1, owner: gadget_owner.clone() };
  59 //!     let gadget2 = Gadget { id: 2, owner: gadget_owner.clone() };
  60 //!
  61 //!     drop(gadget_owner);
  62 //!
  63 //!     // Despite dropping gadget_owner, we're still able to print out the name
  64 //!     // of the Owner of the Gadgets. This is because we've only dropped the
  65 //!     // reference count object, not the Owner it wraps. As long as there are
  66 //!     // other `Rc<T>` objects pointing at the same Owner, it will remain
  67 //!     // allocated. Notice that the `Rc<T>` wrapper around Gadget.owner gets
  68 //!     // automatically dereferenced for us.
  69 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget1.id, gadget1.owner.name);
  70 //!     println!("Gadget {} owned by {}", gadget2.id, gadget2.owner.name);
  71 //!
  72 //!     // At the end of the method, gadget1 and gadget2 get destroyed, and with
  73 //!     // them the last counted references to our Owner. Gadget Man now gets
  74 //!     // destroyed as well.
  75 //! }
  76 //! ```
  77 //!
  78 //! If our requirements change, and we also need to be able to traverse from
  79 //! Owner → Gadget, we will run into problems: an `Rc<T>` pointer from Owner
  80 //! → Gadget introduces a cycle between the objects. This means that their
  81 //! reference counts can never reach 0, and the objects will remain allocated: a
  82 //! memory leak. In order to get around this, we can use `Weak<T>` pointers.
  83 //! These pointers don't contribute to the total count.
  84 //!
  85 //! Rust actually makes it somewhat difficult to produce this loop in the first
  86 //! place: in order to end up with two objects that point at each other, one of
  87 //! them needs to be mutable. This is problematic because `Rc<T>` enforces
  88 //! memory safety by only giving out shared references to the object it wraps,
  89 //! and these don't allow direct mutation. We need to wrap the part of the
  90 //! object we wish to mutate in a `RefCell`, which provides *interior
  91 //! mutability*: a method to achieve mutability through a shared reference.
  92 //! `RefCell` enforces Rust's borrowing rules at runtime.  Read the `Cell`
  93 //! documentation for more details on interior mutability.
  94 //!
  95 //! ```rust
  96 //! use std::rc::Rc;
  97 //! use std::rc::Weak;
  98 //! use std::cell::RefCell;
  99 //!
 100 //! struct Owner {
 101 //!     name: String,
 102 //!     gadgets: RefCell<Vec<Weak<Gadget>>>,
 103 //!     // ...other fields
 104 //! }
 105 //!
 106 //! struct Gadget {
 107 //!     id: i32,
 108 //!     owner: Rc<Owner>,
 109 //!     // ...other fields
 110 //! }
 111 //!
 112 //! fn main() {
 113 //!     // Create a reference counted Owner. Note the fact that we've put the
 114 //!     // Owner's vector of Gadgets inside a RefCell so that we can mutate it
 115 //!     // through a shared reference.
 116 //!     let gadget_owner : Rc<Owner> = Rc::new(
 117 //!         Owner {
 118 //!             name: "Gadget Man".to_string(),
 119 //!             gadgets: RefCell::new(Vec::new()),
 120 //!         }
 121 //!     );
 122 //!
 123 //!     // Create Gadgets belonging to gadget_owner as before.
 124 //!     let gadget1 = Rc::new(Gadget{id: 1, owner: gadget_owner.clone()});
 125 //!     let gadget2 = Rc::new(Gadget{id: 2, owner: gadget_owner.clone()});
 126 //!
 127 //!     // Add the Gadgets to their Owner. To do this we mutably borrow from
 128 //!     // the RefCell holding the Owner's Gadgets.
 129 //!     gadget_owner.gadgets.borrow_mut().push(Rc::downgrade(&gadget1));
 130 //!     gadget_owner.gadgets.borrow_mut().push(Rc::downgrade(&gadget2));
 131 //!
 132 //!     // Iterate over our Gadgets, printing their details out
 133 //!     for gadget_opt in gadget_owner.gadgets.borrow().iter() {
 134 //!
 135 //!         // gadget_opt is a Weak<Gadget>. Since weak pointers can't guarantee
 136 //!         // that their object is still allocated, we need to call upgrade()
 137 //!         // on them to turn them into a strong reference. This returns an
 138 //!         // Option, which contains a reference to our object if it still
 139 //!         // exists.
 140 //!         let gadget = gadget_opt.upgrade().unwrap();
 141 //!         println!("Gadget {} owned by {}", gadget.id, gadget.owner.name);
 142 //!     }
 143 //!
 144 //!     // At the end of the method, gadget_owner, gadget1 and gadget2 get
 145 //!     // destroyed. There are now no strong (`Rc<T>`) references to the gadgets.
 146 //!     // Once they get destroyed, the Gadgets get destroyed. This zeroes the
 147 //!     // reference count on Gadget Man, they get destroyed as well.
 148 //! }
 149 //! ```
 150
 151 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 152
 153 #[cfg(not(test))]
 154 use boxed::Box;
 155 #[cfg(test)]
 156 use std::boxed::Box;
 157
 158 use core::borrow;
 159 use core::cell::Cell;
 160 use core::cmp::Ordering;
 161 use core::fmt;
 162 use core::hash::{Hasher, Hash};
 163 use core::intrinsics::{assume, abort};
 164 use core::marker;
 165 #[cfg(not(stage0))]
 166 use core::marker::Unsize;
 167 use core::mem::{self, align_of_val, size_of_val, forget};
 168 use core::ops::Deref;
 169 #[cfg(not(stage0))]
 170 use core::ops::CoerceUnsized;
 171 use core::ptr::{self, Shared};
 172 use core::convert::From;
 173
 174 use heap::deallocate;
 175
 176 struct RcBox<T: ?Sized> {
 177     strong: Cell<usize>,
 178     weak: Cell<usize>,
 179     value: T,
 180 }
 181
 182
 183 /// A reference-counted pointer type over an immutable value.
 184 ///
 185 /// See the [module level documentation](./index.html) for more details.
 186 #[unsafe_no_drop_flag]
 187 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 188 pub struct Rc<T: ?Sized> {
 189     // FIXME #12808: strange names to try to avoid interfering with field
 190     // accesses of the contained type via Deref
 191     _ptr: Shared<RcBox<T>>,
 192 }
 193
 194 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 195 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Rc<T> {}
 196 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 197 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Rc<T> {}
 198
 199 // remove cfg after new snapshot
 200 #[cfg(not(stage0))]
 201 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
 202 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Rc<U>> for Rc<T> {}
 203
 204 impl<T> Rc<T> {
 205     /// Constructs a new `Rc<T>`.
 206     ///
 207     /// # Examples
 208     ///
 209     /// ```
 210     /// use std::rc::Rc;
 211     ///
 212     /// let five = Rc::new(5);
 213     /// ```
 214     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 215     pub fn new(value: T) -> Rc<T> {
 216         unsafe {
 217             Rc {
 218                 // there is an implicit weak pointer owned by all the strong
 219                 // pointers, which ensures that the weak destructor never frees
 220                 // the allocation while the strong destructor is running, even
 221                 // if the weak pointer is stored inside the strong one.
 222                 _ptr: Shared::new(Box::into_raw(box RcBox {
 223                     strong: Cell::new(1),
 224                     weak: Cell::new(1),
 225                     value: value,
 226                 })),
 227             }
 228         }
 229     }
 230
 231     /// Unwraps the contained value if the `Rc<T>` has only one strong reference.
 232     /// This will succeed even if there are outstanding weak references.
 233     ///
 234     /// Otherwise, an `Err` is returned with the same `Rc<T>`.
 235     ///
 236     /// # Examples
 237     ///
 238     /// ```
 239     /// use std::rc::Rc;
 240     ///
 241     /// let x = Rc::new(3);
 242     /// assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(3));
 243     ///
 244     /// let x = Rc::new(4);
 245     /// let _y = x.clone();
 246     /// assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Err(Rc::new(4)));
 247     /// ```
 248     #[inline]
 249     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
 250     pub fn try_unwrap(this: Self) -> Result<T, Self> {
 251         if Rc::would_unwrap(&this) {
 252             unsafe {
 253                 let val = ptr::read(&*this); // copy the contained object
 254
 255                 // Indicate to Weaks that they can't be promoted by decrememting
 256                 // the strong count, and then remove the implicit "strong weak"
 257                 // pointer while also handling drop logic by just crafting a
 258                 // fake Weak.
 259                 this.dec_strong();
 260                 let _weak = Weak { _ptr: this._ptr };
 261                 forget(this);
 262                 Ok(val)
 263             }
 264         } else {
 265             Err(this)
 266         }
 267     }
 268
 269     /// Checks if `Rc::try_unwrap` would return `Ok`.
 270     #[unstable(feature = "rc_would_unwrap",
 271                reason = "just added for niche usecase",
 272                issue = "28356")]
 273     pub fn would_unwrap(this: &Self) -> bool {
 274         Rc::strong_count(&this) == 1
 275     }
 276 }
 277
 278 impl<T: ?Sized> Rc<T> {
 279     /// Downgrades the `Rc<T>` to a `Weak<T>` reference.
 280     ///
 281     /// # Examples
 282     ///
 283     /// ```
 284     /// use std::rc::Rc;
 285     ///
 286     /// let five = Rc::new(5);
 287     ///
 288     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
 289     /// ```
 290     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
 291     pub fn downgrade(this: &Self) -> Weak<T> {
 292         this.inc_weak();
 293         Weak { _ptr: this._ptr }
 294     }
 295
 296     /// Get the number of weak references to this value.
 297     #[inline]
 298     #[unstable(feature = "rc_counts", reason = "not clearly useful",
 299                issue = "28356")]
 300     pub fn weak_count(this: &Self) -> usize {
 301         this.weak() - 1
 302     }
 303
 304     /// Get the number of strong references to this value.
 305     #[inline]
 306     #[unstable(feature = "rc_counts", reason = "not clearly useful",
 307                issue = "28356")]
 308     pub fn strong_count(this: &Self) -> usize {
 309         this.strong()
 310     }
 311
 312     /// Returns true if there are no other `Rc` or `Weak<T>` values that share
 313     /// the same inner value.
 314     ///
 315     /// # Examples
 316     ///
 317     /// ```
 318     /// #![feature(rc_counts)]
 319     ///
 320     /// use std::rc::Rc;
 321     ///
 322     /// let five = Rc::new(5);
 323     ///
 324     /// assert!(Rc::is_unique(&five));
 325     /// ```
 326     #[inline]
 327     #[unstable(feature = "rc_counts", reason = "uniqueness has unclear meaning",
 328                issue = "28356")]
 329     pub fn is_unique(this: &Self) -> bool {
 330         Rc::weak_count(this) == 0 && Rc::strong_count(this) == 1
 331     }
 332
 333     /// Returns a mutable reference to the contained value if the `Rc<T>` has
 334     /// one strong reference and no weak references.
 335     ///
 336     /// Returns `None` if the `Rc<T>` is not unique.
 337     ///
 338     /// # Examples
 339     ///
 340     /// ```
 341     /// use std::rc::Rc;
 342     ///
 343     /// let mut x = Rc::new(3);
 344     /// *Rc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
 345     /// assert_eq!(*x, 4);
 346     ///
 347     /// let _y = x.clone();
 348     /// assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
 349     /// ```
 350     #[inline]
 351     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
 352     pub fn get_mut(this: &mut Self) -> Option<&mut T> {
 353         if Rc::is_unique(this) {
 354             let inner = unsafe { &mut **this._ptr };
 355             Some(&mut inner.value)
 356         } else {
 357             None
 358         }
 359     }
 360 }
 361
 362 impl<T: Clone> Rc<T> {
 363     /// Make a mutable reference into the given `Rc<T>` by cloning the inner
 364     /// data if the `Rc<T>` doesn't have one strong reference and no weak
 365     /// references.
 366     ///
 367     /// This is also referred to as a copy-on-write.
 368     ///
 369     /// # Examples
 370     ///
 371     /// ```
 372     /// use std::rc::Rc;
 373     ///
 374     /// let mut data = Rc::new(5);
 375     ///
 376     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;             // Won't clone anything
 377     /// let mut other_data = data.clone(); // Won't clone inner data
 378     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;             // Clones inner data
 379     /// *Rc::make_mut(&mut data) += 1;             // Won't clone anything
 380     /// *Rc::make_mut(&mut other_data) *= 2;       // Won't clone anything
 381     ///
 382     /// // Note: data and other_data now point to different numbers
 383     /// assert_eq!(*data, 8);
 384     /// assert_eq!(*other_data, 12);
 385     ///
 386     /// ```
 387     #[inline]
 388     #[stable(feature = "rc_unique", since = "1.4.0")]
 389     pub fn make_mut(this: &mut Self) -> &mut T {
 390         if Rc::strong_count(this) != 1 {
 391             // Gotta clone the data, there are other Rcs
 392             *this = Rc::new((**this).clone())
 393         } else if Rc::weak_count(this) != 0 {
 394             // Can just steal the data, all that's left is Weaks
 395             unsafe {
 396                 let mut swap = Rc::new(ptr::read(&(**this._ptr).value));
 397                 mem::swap(this, &mut swap);
 398                 swap.dec_strong();
 399                 // Remove implicit strong-weak ref (no need to craft a fake
 400                 // Weak here -- we know other Weaks can clean up for us)
 401                 swap.dec_weak();
 402                 forget(swap);
 403             }
 404         }
 405         // This unsafety is ok because we're guaranteed that the pointer
 406         // returned is the *only* pointer that will ever be returned to T. Our
 407         // reference count is guaranteed to be 1 at this point, and we required
 408         // the `Rc<T>` itself to be `mut`, so we're returning the only possible
 409         // reference to the inner value.
 410         let inner = unsafe { &mut **this._ptr };
 411         &mut inner.value
 412     }
 413 }
 414
 415 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 416 impl<T: ?Sized> Deref for Rc<T> {
 417     type Target = T;
 418
 419     #[inline(always)]
 420     fn deref(&self) -> &T {
 421         &self.inner().value
 422     }
 423 }
 424
 425 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 426 impl<T: ?Sized> Drop for Rc<T> {
 427     /// Drops the `Rc<T>`.
 428     ///
 429     /// This will decrement the strong reference count. If the strong reference
 430     /// count becomes zero and the only other references are `Weak<T>` ones,
 431     /// `drop`s the inner value.
 432     ///
 433     /// # Examples
 434     ///
 435     /// ```
 436     /// use std::rc::Rc;
 437     ///
 438     /// {
 439     ///     let five = Rc::new(5);
 440     ///
 441     ///     // stuff
 442     ///
 443     ///     drop(five); // explicit drop
 444     /// }
 445     /// {
 446     ///     let five = Rc::new(5);
 447     ///
 448     ///     // stuff
 449     ///
 450     /// } // implicit drop
 451     /// ```
 452     #[unsafe_destructor_blind_to_params]
 453     fn drop(&mut self) {
 454         unsafe {
 455             let ptr = *self._ptr;
 456             if !(*(&ptr as *const _ as *const *const ())).is_null() &&
 457                ptr as *const () as usize != mem::POST_DROP_USIZE {
 458                 self.dec_strong();
 459                 if self.strong() == 0 {
 460                     // destroy the contained object
 461                     ptr::drop_in_place(&mut (*ptr).value);
 462
 463                     // remove the implicit "strong weak" pointer now that we've
 464                     // destroyed the contents.
 465                     self.dec_weak();
 466
 467                     if self.weak() == 0 {
 468                         deallocate(ptr as *mut u8, size_of_val(&*ptr), align_of_val(&*ptr))
 469                     }
 470                 }
 471             }
 472         }
 473     }
 474 }
 475
 476 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 477 impl<T: ?Sized> Clone for Rc<T> {
 478     /// Makes a clone of the `Rc<T>`.
 479     ///
 480     /// When you clone an `Rc<T>`, it will create another pointer to the data and
 481     /// increase the strong reference counter.
 482     ///
 483     /// # Examples
 484     ///
 485     /// ```
 486     /// use std::rc::Rc;
 487     ///
 488     /// let five = Rc::new(5);
 489     ///
 490     /// five.clone();
 491     /// ```
 492     #[inline]
 493     fn clone(&self) -> Rc<T> {
 494         self.inc_strong();
 495         Rc { _ptr: self._ptr }
 496     }
 497 }
 498
 499 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 500 impl<T: Default> Default for Rc<T> {
 501     /// Creates a new `Rc<T>`, with the `Default` value for `T`.
 502     ///
 503     /// # Examples
 504     ///
 505     /// ```
 506     /// use std::rc::Rc;
 507     ///
 508     /// let x: Rc<i32> = Default::default();
 509     /// ```
 510     #[inline]
 511     fn default() -> Rc<T> {
 512         Rc::new(Default::default())
 513     }
 514 }
 515
 516 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 517 impl<T: ?Sized + PartialEq> PartialEq for Rc<T> {
 518     /// Equality for two `Rc<T>`s.
 519     ///
 520     /// Two `Rc<T>`s are equal if their inner value are equal.
 521     ///
 522     /// # Examples
 523     ///
 524     /// ```
 525     /// use std::rc::Rc;
 526     ///
 527     /// let five = Rc::new(5);
 528     ///
 529     /// five == Rc::new(5);
 530     /// ```
 531     #[inline(always)]
 532     fn eq(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
 533         **self == **other
 534     }
 535
 536     /// Inequality for two `Rc<T>`s.
 537     ///
 538     /// Two `Rc<T>`s are unequal if their inner value are unequal.
 539     ///
 540     /// # Examples
 541     ///
 542     /// ```
 543     /// use std::rc::Rc;
 544     ///
 545     /// let five = Rc::new(5);
 546     ///
 547     /// five != Rc::new(5);
 548     /// ```
 549     #[inline(always)]
 550     fn ne(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
 551         **self != **other
 552     }
 553 }
 554
 555 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 556 impl<T: ?Sized + Eq> Eq for Rc<T> {}
 557
 558 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 559 impl<T: ?Sized + PartialOrd> PartialOrd for Rc<T> {
 560     /// Partial comparison for two `Rc<T>`s.
 561     ///
 562     /// The two are compared by calling `partial_cmp()` on their inner values.
 563     ///
 564     /// # Examples
 565     ///
 566     /// ```
 567     /// use std::rc::Rc;
 568     ///
 569     /// let five = Rc::new(5);
 570     ///
 571     /// five.partial_cmp(&Rc::new(5));
 572     /// ```
 573     #[inline(always)]
 574     fn partial_cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Option<Ordering> {
 575         (**self).partial_cmp(&**other)
 576     }
 577
 578     /// Less-than comparison for two `Rc<T>`s.
 579     ///
 580     /// The two are compared by calling `<` on their inner values.
 581     ///
 582     /// # Examples
 583     ///
 584     /// ```
 585     /// use std::rc::Rc;
 586     ///
 587     /// let five = Rc::new(5);
 588     ///
 589     /// five < Rc::new(5);
 590     /// ```
 591     #[inline(always)]
 592     fn lt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
 593         **self < **other
 594     }
 595
 596     /// 'Less-than or equal to' comparison for two `Rc<T>`s.
 597     ///
 598     /// The two are compared by calling `<=` on their inner values.
 599     ///
 600     /// # Examples
 601     ///
 602     /// ```
 603     /// use std::rc::Rc;
 604     ///
 605     /// let five = Rc::new(5);
 606     ///
 607     /// five <= Rc::new(5);
 608     /// ```
 609     #[inline(always)]
 610     fn le(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
 611         **self <= **other
 612     }
 613
 614     /// Greater-than comparison for two `Rc<T>`s.
 615     ///
 616     /// The two are compared by calling `>` on their inner values.
 617     ///
 618     /// # Examples
 619     ///
 620     /// ```
 621     /// use std::rc::Rc;
 622     ///
 623     /// let five = Rc::new(5);
 624     ///
 625     /// five > Rc::new(5);
 626     /// ```
 627     #[inline(always)]
 628     fn gt(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
 629         **self > **other
 630     }
 631
 632     /// 'Greater-than or equal to' comparison for two `Rc<T>`s.
 633     ///
 634     /// The two are compared by calling `>=` on their inner values.
 635     ///
 636     /// # Examples
 637     ///
 638     /// ```
 639     /// use std::rc::Rc;
 640     ///
 641     /// let five = Rc::new(5);
 642     ///
 643     /// five >= Rc::new(5);
 644     /// ```
 645     #[inline(always)]
 646     fn ge(&self, other: &Rc<T>) -> bool {
 647         **self >= **other
 648     }
 649 }
 650
 651 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 652 impl<T: ?Sized + Ord> Ord for Rc<T> {
 653     /// Comparison for two `Rc<T>`s.
 654     ///
 655     /// The two are compared by calling `cmp()` on their inner values.
 656     ///
 657     /// # Examples
 658     ///
 659     /// ```
 660     /// use std::rc::Rc;
 661     ///
 662     /// let five = Rc::new(5);
 663     ///
 664     /// five.partial_cmp(&Rc::new(5));
 665     /// ```
 666     #[inline]
 667     fn cmp(&self, other: &Rc<T>) -> Ordering {
 668         (**self).cmp(&**other)
 669     }
 670 }
 671
 672 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 673 impl<T: ?Sized + Hash> Hash for Rc<T> {
 674     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
 675         (**self).hash(state);
 676     }
 677 }
 678
 679 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 680 impl<T: ?Sized + fmt::Display> fmt::Display for Rc<T> {
 681     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
 682         fmt::Display::fmt(&**self, f)
 683     }
 684 }
 685
 686 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 687 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Rc<T> {
 688     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
 689         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
 690     }
 691 }
 692
 693 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 694 impl<T> fmt::Pointer for Rc<T> {
 695     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
 696         fmt::Pointer::fmt(&*self._ptr, f)
 697     }
 698 }
 699
 700 #[stable(feature = "from_for_ptrs", since = "1.6.0")]
 701 impl<T> From<T> for Rc<T> {
 702     fn from(t: T) -> Self {
 703         Rc::new(t)
 704     }
 705 }
 706
 707 /// A weak version of `Rc<T>`.
 708 ///
 709 /// Weak references do not count when determining if the inner value should be
 710 /// dropped.
 711 ///
 712 /// See the [module level documentation](./index.html) for more.
 713 #[unsafe_no_drop_flag]
 714 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
 715 pub struct Weak<T: ?Sized> {
 716     // FIXME #12808: strange names to try to avoid interfering with
 717     // field accesses of the contained type via Deref
 718     _ptr: Shared<RcBox<T>>,
 719 }
 720
 721 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 722 impl<T: ?Sized> !marker::Send for Weak<T> {}
 723 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 724 impl<T: ?Sized> !marker::Sync for Weak<T> {}
 725
 726 // remove cfg after new snapshot
 727 #[cfg(not(stage0))]
 728 #[unstable(feature = "coerce_unsized", issue = "27732")]
 729 impl<T: ?Sized + Unsize<U>, U: ?Sized> CoerceUnsized<Weak<U>> for Weak<T> {}
 730
 731 impl<T: ?Sized> Weak<T> {
 732     /// Upgrades a weak reference to a strong reference.
 733     ///
 734     /// Upgrades the `Weak<T>` reference to an `Rc<T>`, if possible.
 735     ///
 736     /// Returns `None` if there were no strong references and the data was
 737     /// destroyed.
 738     ///
 739     /// # Examples
 740     ///
 741     /// ```
 742     /// use std::rc::Rc;
 743     ///
 744     /// let five = Rc::new(5);
 745     ///
 746     /// let weak_five = Rc::downgrade(&five);
 747     ///
 748     /// let strong_five: Option<Rc<_>> = weak_five.upgrade();
 749     /// ```
 750     #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
 751     pub fn upgrade(&self) -> Option<Rc<T>> {
 752         if self.strong() == 0 {
 753             None
 754         } else {
 755             self.inc_strong();
 756             Some(Rc { _ptr: self._ptr })
 757         }
 758     }
 759 }
 760
 761 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 762 impl<T: ?Sized> Drop for Weak<T> {
 763     /// Drops the `Weak<T>`.
 764     ///
 765     /// This will decrement the weak reference count.
 766     ///
 767     /// # Examples
 768     ///
 769     /// ```
 770     /// use std::rc::Rc;
 771     ///
 772     /// {
 773     ///     let five = Rc::new(5);
 774     ///     let weak_five = Rc::downgrade(&five);
 775     ///
 776     ///     // stuff
 777     ///
 778     ///     drop(weak_five); // explicit drop
 779     /// }
 780     /// {
 781     ///     let five = Rc::new(5);
 782     ///     let weak_five = Rc::downgrade(&five);
 783     ///
 784     ///     // stuff
 785     ///
 786     /// } // implicit drop
 787     /// ```
 788     fn drop(&mut self) {
 789         unsafe {
 790             let ptr = *self._ptr;
 791             if !(*(&ptr as *const _ as *const *const ())).is_null() &&
 792                ptr as *const () as usize != mem::POST_DROP_USIZE {
 793                 self.dec_weak();
 794                 // the weak count starts at 1, and will only go to zero if all
 795                 // the strong pointers have disappeared.
 796                 if self.weak() == 0 {
 797                     deallocate(ptr as *mut u8, size_of_val(&*ptr), align_of_val(&*ptr))
 798                 }
 799             }
 800         }
 801     }
 802 }
 803
 804 #[stable(feature = "rc_weak", since = "1.4.0")]
 805 impl<T: ?Sized> Clone for Weak<T> {
 806     /// Makes a clone of the `Weak<T>`.
 807     ///
 808     /// This increases the weak reference count.
 809     ///
 810     /// # Examples
 811     ///
 812     /// ```
 813     /// use std::rc::Rc;
 814     ///
 815     /// let weak_five = Rc::downgrade(&Rc::new(5));
 816     ///
 817     /// weak_five.clone();
 818     /// ```
 819     #[inline]
 820     fn clone(&self) -> Weak<T> {
 821         self.inc_weak();
 822         Weak { _ptr: self._ptr }
 823     }
 824 }
 825
 826 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 827 impl<T: ?Sized + fmt::Debug> fmt::Debug for Weak<T> {
 828     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
 829         write!(f, "(Weak)")
 830     }
 831 }
 832
 833 // NOTE: We checked_add here to deal with mem::forget safety. In particular
 834 // if you mem::forget Rcs (or Weaks), the ref-count can overflow, and then
 835 // you can free the allocation while outstanding Rcs (or Weaks) exist.
 836 // We abort because this is such a degenerate scenario that we don't care about
 837 // what happens -- no real program should ever experience this.
 838 //
 839 // This should have negligible overhead since you don't actually need to
 840 // clone these much in Rust thanks to ownership and move-semantics.
 841
 842 #[doc(hidden)]
 843 trait RcBoxPtr<T: ?Sized> {
 844     fn inner(&self) -> &RcBox<T>;
 845
 846     #[inline]
 847     fn strong(&self) -> usize {
 848         self.inner().strong.get()
 849     }
 850
 851     #[inline]
 852     fn inc_strong(&self) {
 853         self.inner().strong.set(self.strong().checked_add(1).unwrap_or_else(|| unsafe { abort() }));
 854     }
 855
 856     #[inline]
 857     fn dec_strong(&self) {
 858         self.inner().strong.set(self.strong() - 1);
 859     }
 860
 861     #[inline]
 862     fn weak(&self) -> usize {
 863         self.inner().weak.get()
 864     }
 865
 866     #[inline]
 867     fn inc_weak(&self) {
 868         self.inner().weak.set(self.weak().checked_add(1).unwrap_or_else(|| unsafe { abort() }));
 869     }
 870
 871     #[inline]
 872     fn dec_weak(&self) {
 873         self.inner().weak.set(self.weak() - 1);
 874     }
 875 }
 876
 877 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for Rc<T> {
 878     #[inline(always)]
 879     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
 880         unsafe {
 881             // Safe to assume this here, as if it weren't true, we'd be breaking
 882             // the contract anyway.
 883             // This allows the null check to be elided in the destructor if we
 884             // manipulated the reference count in the same function.
 885             assume(!(*(&self._ptr as *const _ as *const *const ())).is_null());
 886             &(**self._ptr)
 887         }
 888     }
 889 }
 890
 891 impl<T: ?Sized> RcBoxPtr<T> for Weak<T> {
 892     #[inline(always)]
 893     fn inner(&self) -> &RcBox<T> {
 894         unsafe {
 895             // Safe to assume this here, as if it weren't true, we'd be breaking
 896             // the contract anyway.
 897             // This allows the null check to be elided in the destructor if we
 898             // manipulated the reference count in the same function.
 899             assume(!(*(&self._ptr as *const _ as *const *const ())).is_null());
 900             &(**self._ptr)
 901         }
 902     }
 903 }
 904
 905 #[cfg(test)]
 906 mod tests {
 907     use super::{Rc, Weak};
 908     use std::boxed::Box;
 909     use std::cell::RefCell;
 910     use std::option::Option;
 911     use std::option::Option::{Some, None};
 912     use std::result::Result::{Err, Ok};
 913     use std::mem::drop;
 914     use std::clone::Clone;
 915     use std::convert::From;
 916
 917     #[test]
 918     fn test_clone() {
 919         let x = Rc::new(RefCell::new(5));
 920         let y = x.clone();
 921         *x.borrow_mut() = 20;
 922         assert_eq!(*y.borrow(), 20);
 923     }
 924
 925     #[test]
 926     fn test_simple() {
 927         let x = Rc::new(5);
 928         assert_eq!(*x, 5);
 929     }
 930
 931     #[test]
 932     fn test_simple_clone() {
 933         let x = Rc::new(5);
 934         let y = x.clone();
 935         assert_eq!(*x, 5);
 936         assert_eq!(*y, 5);
 937     }
 938
 939     #[test]
 940     fn test_destructor() {
 941         let x: Rc<Box<_>> = Rc::new(box 5);
 942         assert_eq!(**x, 5);
 943     }
 944
 945     #[test]
 946     fn test_live() {
 947         let x = Rc::new(5);
 948         let y = Rc::downgrade(&x);
 949         assert!(y.upgrade().is_some());
 950     }
 951
 952     #[test]
 953     fn test_dead() {
 954         let x = Rc::new(5);
 955         let y = Rc::downgrade(&x);
 956         drop(x);
 957         assert!(y.upgrade().is_none());
 958     }
 959
 960     #[test]
 961     fn weak_self_cyclic() {
 962         struct Cycle {
 963             x: RefCell<Option<Weak<Cycle>>>,
 964         }
 965
 966         let a = Rc::new(Cycle { x: RefCell::new(None) });
 967         let b = Rc::downgrade(&a.clone());
 968         *a.x.borrow_mut() = Some(b);
 969
 970         // hopefully we don't double-free (or leak)...
 971     }
 972
 973     #[test]
 974     fn is_unique() {
 975         let x = Rc::new(3);
 976         assert!(Rc::is_unique(&x));
 977         let y = x.clone();
 978         assert!(!Rc::is_unique(&x));
 979         drop(y);
 980         assert!(Rc::is_unique(&x));
 981         let w = Rc::downgrade(&x);
 982         assert!(!Rc::is_unique(&x));
 983         drop(w);
 984         assert!(Rc::is_unique(&x));
 985     }
 986
 987     #[test]
 988     fn test_strong_count() {
 989         let a = Rc::new(0u32);
 990         assert!(Rc::strong_count(&a) == 1);
 991         let w = Rc::downgrade(&a);
 992         assert!(Rc::strong_count(&a) == 1);
 993         let b = w.upgrade().expect("upgrade of live rc failed");
 994         assert!(Rc::strong_count(&b) == 2);
 995         assert!(Rc::strong_count(&a) == 2);
 996         drop(w);
 997         drop(a);
 998         assert!(Rc::strong_count(&b) == 1);
 999         let c = b.clone();
1000         assert!(Rc::strong_count(&b) == 2);
1001         assert!(Rc::strong_count(&c) == 2);
1002     }
1003
1004     #[test]
1005     fn test_weak_count() {
1006         let a = Rc::new(0u32);
1007         assert!(Rc::strong_count(&a) == 1);
1008         assert!(Rc::weak_count(&a) == 0);
1009         let w = Rc::downgrade(&a);
1010         assert!(Rc::strong_count(&a) == 1);
1011         assert!(Rc::weak_count(&a) == 1);
1012         drop(w);
1013         assert!(Rc::strong_count(&a) == 1);
1014         assert!(Rc::weak_count(&a) == 0);
1015         let c = a.clone();
1016         assert!(Rc::strong_count(&a) == 2);
1017         assert!(Rc::weak_count(&a) == 0);
1018         drop(c);
1019     }
1020
1021     #[test]
1022     fn try_unwrap() {
1023         let x = Rc::new(3);
1024         assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(3));
1025         let x = Rc::new(4);
1026         let _y = x.clone();
1027         assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Err(Rc::new(4)));
1028         let x = Rc::new(5);
1029         let _w = Rc::downgrade(&x);
1030         assert_eq!(Rc::try_unwrap(x), Ok(5));
1031     }
1032
1033     #[test]
1034     fn get_mut() {
1035         let mut x = Rc::new(3);
1036         *Rc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;
1037         assert_eq!(*x, 4);
1038         let y = x.clone();
1039         assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
1040         drop(y);
1041         assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_some());
1042         let _w = Rc::downgrade(&x);
1043         assert!(Rc::get_mut(&mut x).is_none());
1044     }
1045
1046     #[test]
1047     fn test_cowrc_clone_make_unique() {
1048         let mut cow0 = Rc::new(75);
1049         let mut cow1 = cow0.clone();
1050         let mut cow2 = cow1.clone();
1051
1052         assert!(75 == *Rc::make_mut(&mut cow0));
1053         assert!(75 == *Rc::make_mut(&mut cow1));
1054         assert!(75 == *Rc::make_mut(&mut cow2));
1055
1056         *Rc::make_mut(&mut cow0) += 1;
1057         *Rc::make_mut(&mut cow1) += 2;
1058         *Rc::make_mut(&mut cow2) += 3;
1059
1060         assert!(76 == *cow0);
1061         assert!(77 == *cow1);
1062         assert!(78 == *cow2);
1063
1064         // none should point to the same backing memory
1065         assert!(*cow0 != *cow1);
1066         assert!(*cow0 != *cow2);
1067         assert!(*cow1 != *cow2);
1068     }
1069
1070     #[test]
1071     fn test_cowrc_clone_unique2() {
1072         let mut cow0 = Rc::new(75);
1073         let cow1 = cow0.clone();
1074         let cow2 = cow1.clone();
1075
1076         assert!(75 == *cow0);
1077         assert!(75 == *cow1);
1078         assert!(75 == *cow2);
1079
1080         *Rc::make_mut(&mut cow0) += 1;
1081
1082         assert!(76 == *cow0);
1083         assert!(75 == *cow1);
1084         assert!(75 == *cow2);
1085
1086         // cow1 and cow2 should share the same contents
1087         // cow0 should have a unique reference
1088         assert!(*cow0 != *cow1);
1089         assert!(*cow0 != *cow2);
1090         assert!(*cow1 == *cow2);
1091     }
1092
1093     #[test]
1094     fn test_cowrc_clone_weak() {
1095         let mut cow0 = Rc::new(75);
1096         let cow1_weak = Rc::downgrade(&cow0);
1097
1098         assert!(75 == *cow0);
1099         assert!(75 == *cow1_weak.upgrade().unwrap());
1100
1101         *Rc::make_mut(&mut cow0) += 1;
1102
1103         assert!(76 == *cow0);
1104         assert!(cow1_weak.upgrade().is_none());
1105     }
1106
1107     #[test]
1108     fn test_show() {
1109         let foo = Rc::new(75);
1110         assert_eq!(format!("{:?}", foo), "75");
1111     }
1112
1113     #[test]
1114     fn test_unsized() {
1115         let foo: Rc<[i32]> = Rc::new([1, 2, 3]);
1116         assert_eq!(foo, foo.clone());
1117     }
1118
1119     #[test]
1120     fn test_from_owned() {
1121         let foo = 123;
1122         let foo_rc = Rc::from(foo);
1123         assert!(123 == *foo_rc);
1124     }
1125 }
1126
1127 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
1128 impl<T: ?Sized> borrow::Borrow<T> for Rc<T> {
1129     fn borrow(&self) -> &T {
1130         &**self
1131     }
1132 }
1133
1134 #[stable(since = "1.5.0", feature = "smart_ptr_as_ref")]
1135 impl<T: ?Sized> AsRef<T> for Rc<T> {
1136     fn as_ref(&self) -> &T {
1137         &**self
1138     }
1139 }